【C语言】且听我慢慢分析 自定义类型

目录

结构体

结构体的声明 定义 及初始化

特殊的结构体

结构体的自引用

结构体的内存对齐

结构体的对齐规则：

offsetof 

修改默认对齐数

#pragma pack( ) 

结构体传参

 位段

声明方法

注意事项

位段的内存分配

​

枚举

联合体（共用体）

声明与定义

特点

联合体的大小

---

结构体

为什么会出现结构体？结构体能做什么？有什么优点？

且听我慢慢分析。

当我们想了解一本书的基本信息时，我们往往需要这样做：

我们需要敲出四个scanf来输入基本信息，很麻烦；又或者是一个scanf里跟了一堆需要输入的变量， 不美观；此时我们就会想，有没有即简单又美观的方法呢？结构体便应运而生了。

结构体的声明 定义 及初始化

当然我们也可以这样创建变量： 

但是请记住，这样创建的是全局变量，而刚才是在函数内创建的bk1，是局部变量。

 

如果我们觉得struct book bk1这种创建结构体变量的方法太麻烦，总带有struct book，也可以用typedef进行类型重命名：

特殊的结构体

因为它没有标签，所以这是匿名结构体，只能用一次。

 

 请问在匿名结构体成员变量相同的情况下，所创建的两个结构体相同吗？

p = &person;

合法吗？ 

答案是非法的，原因是在编译期看来这是两个不同的类型。

结构体的自引用

struct Node
{
    int age;
    struct Node next;
};

int main()
{
    int size = sizeof(struct Node);     //?????能计算出来吗？多大呢？
    return 0;
}

我们发现， 结构体struct Node中又嵌套了一个struct Node，而struct Node中还会有，这样下去就无限递归下去了，这没办法运算呀！所以，我们在自引用的时候就发生了错误。

正确方法为：

struct Node
{
    int age;
    struct Node* next;
};

通过地址找到下一个，不想继续找就放入空指针，才为正确的自引用方式。

 

结构体的内存对齐

 请问，输出的结果是什么呢？

为什么会是8和12呢？为什么只是成员变量先后顺序变了大小就变了呢？？？这是为什么呢？？

答案是，结构体存在内存对齐。

（用空间换取时间）

结构体的对齐规则：

1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。

2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。

对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。

VS中默认的值为8
3. 结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。

4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整
体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

 

接下来我们来讲解上图中的原因：

因此，按照相同的算法，第二个结构体：

和大家说一下，Linux环境下没有默认对齐数，其自身大小便为默认对齐数。

offsetof 

计算结构体成员相对于首地址的偏移量

size_t offsetof( structName, memberName );

头文件：

求嵌套结构体的大小： 

 讲解：

首先温习一下规则四：

 4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整
体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

 

修改默认对齐数

#pragma pack( ) 

 

结构体传参

struct inform
{
    int i;
    char a;
    char b;
};
struct inform s1 = { 1,'a','b' };

void print1(struct inform* s1)
{
    ;
}

void print2(struct inform s1)
{
    ;
}

int main()
{
    print1(&s1);
    print2(s1);

    return 0;
}

是传参还是传址呢？？ 

答案是：print1，传址。

原因：

函数传参的时候，参数会压栈，会有时间和空间上的系统开销。

如果传递的结构体过大，参数压栈的系统开销比较大，会造成性能下降。

 位段 声明方法

//位段
struct inform
{
    int a : 3;
    int b : 4;
    int c : 5;
};

注意事项

①成员必须为int ，unsigned int，signed int 

             或char，unsigned char， signed char。

②成员名后加冒号和数字

提问：

printf("%d\n", sizeof(struct inform));

位段的内存分配

//位段
struct S
{
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 4;
};
struct S s = { 0 };


int main()
{
	s.a = 10;
	s.b = 12;
	s.c = 3;
	s.d = 4;
	return 0;
}

说明在VS2019中，字节内部的分配方式是从右向左的 

注：位段的存在就是为了节省空间，所以不存在内存对齐

枚举

默认值起始值为0，我们也可以给其初始化。

enum week
{
	MONDAY = 1,
	TUSDAY,
	WEDNESDAY,
	THUSDAY,
	FRIDAY,
	SATURDAY,
	SUNDAY
};

 

但是我们不能这样：

enum week day = 2;//2是int类型的 而day是enum week类型的

类型不兼容

同时我们也不能这样：

TUSDAY = 3;

联合体（共用体）

关键字：union

大家看到名字有没有联想到什么呢？为什么叫共用体呢？？？共用是不是体现在内存中呢？是否有这种感觉呢？

没错，联合体的特点就是成员变量共用同一块内存空间。

声明与定义

union on//联合类型声明
{
	int i;
	char c;
};

int main()
{
	union on cn;//联合变量定义
	return 0;
}

特点

联合的成员是共用同一块内存空间的，这样一个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联
合至少得有能力保存最大的那个成员）。

因为共用同一块空间，因此在更改其中一个变量时，会将另一个变量也改掉，因为应用场景往往是使用其中一个变量时，其余变量不使用。

我们先证明一下他们共用同一块空间吧：

因此我们可以利用这个特点，改造一下判断机器大小端的代码：

void check()
{
	union ck
	{
		char c;
		int i;
	}k;
	k.i = 1;
	if (k.c == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	
}
int main()
{
	check();
	return 0;
}

 运行结果：

联合体的大小

union size
{
	int i;//对齐数为4
	char c;//对齐数为1
	//最大对齐数为4  刚好为4的整数倍 
};
union size sz;
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(sz));//4
	return 0;
}

union size
{
	short arr[7];//对齐数为数组元素类型 short为2 对齐数为2
	int a;//对齐数为1  因此最终大小应该是最大对齐数4的整数倍 为16
};